如今讓機器人用恰當的力量抓取東西仍然很困難,因為其不能擁有人類的感覺,必然會在力量的使用方面缺少很好的把控。
而真正的觸覺技術是在抓握時表現出來的“柔韌性”。就像人類在用指尖觸摸后感知事物,輕輕地抓住柔軟度不同的物體一樣。
近日,豐田通商集團的先端電子有限公司及其集團公司先端系統設計有限公司共同開發了一款可以使機器人擁有觸覺的系統,此款系統將配備モーションリブ株式會社的ABC-Core芯片,通過觸覺回放模塊為使用真實觸覺的機器人提供技術支持。
モーションリブ株式會社在2019年5月成為RealHapTIcsTechnologyCouncil的成員。這是慶應義塾大學觸覺研究中心組織的一次產學合作會議,目的是使用真實的觸覺來啟動和推廣新業務。目前,該公司正與NSD聯合研發搭載了慶應義塾大學持有知識產權的“Real-HapTIcs”技術和モーションリブ株式會社的ABC-Core芯片的觸覺回放模塊。配備了該技術的演示機已于8月完成,并于9月推出給用戶。到11月29日,技術支持和理事會成員公司宣布已可以使用。目前,他們已經開始提供配備“RealHapTIcsABC-Core”的模塊,幫助機器人可以輕柔地抓住柔軟的物體。
“Real-HapTIcs”是一種“與真實物體和周圍環境雙向傳輸聯系信息并再現觸感”的技術。其核心是一種被稱為ABC-Core的IC芯片。
此款芯片是一種力/觸覺控制器,用于控制伺服電機的力。除了位置,速度和力控制功能外,它還可以實現使兩個電動機的運動同步的力觸傳遞。另外,這款芯片使用了估算算法計算施加到電機的負載力,因此無需安裝額外的力傳感器或扭矩傳感器。
在觸覺傳遞方面,ABC-Core通過將兩個電機連接并即時同步彼此的運動,實現在遠程位置傳遞力觸覺。由于力/觸覺信息可以作為數字信息處理,因此可以實現對人的力量或觸覺的擴展,例如擴大/減小力。
對于位置/速度/力控制,通過與應用程序連接,ABC-Core可以實現從應用程序中命令和測量電機位置、速度和力控制。通過將位置、速度和力控制目標值按任意比例組合來執行電機控制,可以實現從硬運動的控制。
如何不使用力傳感器進行力的測量呢?ABC-Core使用唯一的力估算算法,根據位置傳感器信息計算出施加到電動機上的負載。這消除了對力傳感器/扭矩傳感器的需求,并減少了系統構造和維護成本。
為了實現API通訊,ABC-Core具有可以從應用程序進行操作的API。該API用于從應用程序發送控制開始/停止命令和控制目標值,并從ABC-Core接收測量值。數據發送/接收的通信方法是串行通信。
據悉,未來幾十年間機器人數量將持續增加,而在需要體力勞動的行業中,機器人將大幅替代人類工作。到2050年前后,機器人數量將達到世界人口的五倍左右,即約為500億。因此,“輕柔地拿軟東西”是機器人發展的重要因素也是不可忽略的因素。
未來,真正的觸覺技術將會使數字化的力量感知成為可能,并且有望實現“即使遠隔千里也能感受到事物的硬度、柔軟性和彈性”,同時可以“輕柔地抓住柔軟的事物和細膩的事物”。另外,可以通過組合“位置控制”和“力控制”來實現最佳操作。這個時候的機器人會擁有更加優越的精致性和靈巧性,更加智能、類人。
機器人搭載觸覺感知技術的優越性表現在:
1、行動超越空間
即使工人和物體離得很遠,也可以感覺到觸覺,從而可以在惡劣的環境下進行需要觸覺的工作。
2、動作可視化
通過閱讀和理解大師的技能,將隱性知識升華為形象知識,可以將專家技能傳授給非專家學習人群。
3、行動超人性化
通過改善力/觸覺數據,可以有力且快速地執行某項工作,并且可以用較小的力來控制較大的力。
4、從物聯網到IoA的行動內容轉換